玻纖增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料耐海水腐蝕行為與壽命預(yù)測(cè).pdf

1、玻璃鋼即玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料（以下簡(jiǎn)稱GFRP），具有密度低、可設(shè)計(jì)性好、高比剛度、高比強(qiáng)度、耐腐蝕、熱膨脹系數(shù)低等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于航空航天，軍事等領(lǐng)域。近些年來(lái)也逐漸被應(yīng)用在海洋工程領(lǐng)域，用作儀表盤(pán)、救生筏、螺旋槳等船用部件以及各類型船的船體，但近些年對(duì)GFRP受海水腐蝕后性能演變及其腐蝕壽命預(yù)測(cè)研究的資料相對(duì)比較少，因此研究玻璃鋼的耐海水腐蝕性能及對(duì)其腐蝕壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)有著重要的意義。
　　本文以環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂為基體，E

2、型無(wú)堿玻璃纖維布為增強(qiáng)體，采用手糊成型工藝制備了GFRP板。通過(guò)在人工海水中進(jìn)行常溫浸泡試驗(yàn)、干濕循環(huán)試驗(yàn)以及高溫加速試驗(yàn)，對(duì)GFRP板的質(zhì)量變化率、強(qiáng)度保留率、力學(xué)性能變化以及形貌分析等進(jìn)行詳細(xì)分析，研究海水濃度、環(huán)境溫度、干濕循環(huán)周期等因素對(duì)GFRP板的性能的影響，探討GFRP試樣的腐蝕機(jī)理，建立了復(fù)合材料的熱壽命預(yù)測(cè)方程以及常溫試驗(yàn)與高溫加速試驗(yàn)間的關(guān)聯(lián)度。
　　研究表明：GFRP經(jīng)海水腐蝕后，隨時(shí)間的延長(zhǎng)試樣表面顏色、光澤

3、度以及厚度等都發(fā)生了一定變化，試樣表面有鼓包、開(kāi)裂等現(xiàn)象發(fā)生。通過(guò)常溫海水浸泡試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，GFRP在海水中的吸濕行為會(huì)造成GFRP力學(xué)性能的下降，經(jīng)過(guò)一年的海水浸泡試驗(yàn)后試樣的拉伸強(qiáng)度下降了57.69％，彎曲強(qiáng)度下降了60.67%。通過(guò)對(duì)GFRP試樣的吸濕率以及擴(kuò)散系數(shù)的計(jì)算可以得到，干濕循環(huán)加快了試樣吸濕速率，使試樣較早達(dá)到飽和吸濕率；擴(kuò)散系數(shù)D隨人工海水鹽濃度增大而增長(zhǎng)，這與常溫海水浸泡試驗(yàn)產(chǎn)生了差異；經(jīng)過(guò)常溫干濕循環(huán)后，試樣的拉伸強(qiáng)

4、度下降了62.91%，彎曲強(qiáng)度下降了67.25%，且干濕循環(huán)周期越短，循環(huán)次數(shù)越多，GFRP試樣的力學(xué)強(qiáng)度下降越大。高溫加速試驗(yàn)研究表明，升高環(huán)境溫度后，海水腐蝕GFRP所表現(xiàn)出的趨勢(shì)主要由化學(xué)腐蝕即大分子裂解產(chǎn)生小分子溶出物造成的質(zhì)量下降，高溫作用下試樣的吸濕率約為常溫的吸濕率的2倍；隨著試驗(yàn)溫度的升高，復(fù)合材料的力學(xué)性能出現(xiàn)了起伏變化，但總體上復(fù)合材料的力學(xué)性能均呈下降趨勢(shì)。最后以GFRP的腐蝕老化機(jī)理為基礎(chǔ)，在經(jīng)典阿累尼烏斯理論的